嵌入式控制系統(tǒng)電路抗干擾性的設計研究

　　8031的總線由三態(tài)輸出器件構成的，在三態(tài)驅動器(D)都是高阻抗時是不穩(wěn)定的?？墒褂蒙侠娮?，將總線通過5kΩ電阻R接到電源，使其在瞬間處于穩(wěn)定的高電位，從而增強抗干擾能力。

　　改善總線的負載平衡，提高系統(tǒng)可靠性。

　　給動態(tài)RAM加旁路電容，每片動態(tài)RAM的供電端上對地并接一個0.1μF的電容以抑制干擾，同時盡量縮短電源線和地線的印刷電路板布線。

　　在靜態(tài)RAM電路中，使電流流動印刷線跳板的各處都比較均勻，不讓電流變動大的區(qū)域在印刷電路板各處頻繁移動。使存儲器存取瞬間所產(chǎn)生的噪聲電壓峰值變小。

　　接口電路的抗干擾設計

　　1 前向通道的抗干擾設計

　　前向通道是單片機應用系統(tǒng)的信號采集通道，從信號的傳感、變換、到單片機的輸入。在前向通道設計中主要考慮集成運算放大器的抗干擾設計、運放電路抗干擾裝配、多路開關的抗干擾設計以及A/D轉換電路的抗干擾設計。

　　集成運放的抗干擾設計包括集成運放電路內(nèi)部、外部噪聲的控制和集成運放電路共模噪聲控制。

　　運放電路抗干擾裝配措施包括：

　　● 將高輸入阻抗部分用銅箔線圍起來，并與電路的等電位低阻抗部分相接，由于隔離線和高輸入阻抗部分的電位相近，泄露電流很小。

　　● 采用絕緣性能很好的聚四氟乙烯制成的接線底座，安裝在印刷電路板上，高輸入阻抗部分也都在此接線柱上相連，以保證線路的高絕緣性和抗震性。

　　● 將電位器和固定電阻并聯(lián)，盡量采用線繞型大尺寸電位器。

　　多路開關的抗干擾也是以抑制噪聲為主，主要包括：

　　● 在多路轉換器輸入端接入共模扼流圈，以抑制外部傳感器引入的高頻共模噪聲。

　　● 多路轉換器的隔離變壓器采用雙重屏蔽接法，切斷變壓器分布電容傳送高頻噪聲和脈沖噪聲的通道。

　　● 在單片機和數(shù)模轉換器之間采用光電耦合隔離的方法，使各自產(chǎn)生的高頻噪聲不能侵入對方。

　　● 用電容器將前置放大器的頻帶變窄，降低其對高頻噪聲的響應能力，抑制高頻噪聲。

　　A/D轉換器對模擬量的微小噪聲影響十分敏感，為抑制其干擾主要采取以下措施。

　　● 使用金屬殼聚丙烯電容器做積分電容器，把積分電容器用銅箔包起來，單獨接地。

　　● 給每片集成電路接入一個旁路電容器以降低電源的高頻阻抗，克服芯片內(nèi)部的噪聲和電源噪聲。

　　● 調(diào)整各級電路的增益分配，在各級運算放大器前相應地接入簡易低通濾波器，使噪聲在傳送過程中不斷削弱，同時在運放電路與ADC輸入電路之間加一個抗混疊濾波器以減少運算放大器的噪聲。

　　● 設計ADC輸入保護電流，因為電路使用±15V運算放大器驅動一個電源電壓為±5V的CMOS ADC，容易造成ADC輸入端電壓過高，我們在+15V和+5V電源之間以及-15V和-5V電源之間分別加一個78L05三端穩(wěn)壓塊。同時，在ADC輸入端接兩只肖特基二極管防止電流過大。

　　● 對電源單獨去耦，將采樣時鐘電路與系統(tǒng)數(shù)字電路和數(shù)字電路中的噪聲源都隔離，以盡量避 免數(shù)字輸出與采樣時鐘信號耦合。

　　2 后向通道的抗干擾設計

　　后向通道的抗干擾主要是D/A轉換器即DAC的抗干擾設計。在系統(tǒng)中主要采用以下步驟。

　　● 采用多層PCB(印刷電路板)，應用大面積的地線和電源線，在電路板的裝配過程中不用插座，直接安裝在電路板上。將模擬電源與數(shù)字電源分開供電，分離接地，分別加以去耦。模擬地與數(shù)字地分離并且近接于平面地。

　　● 在電源和相應的地之間并聯(lián)跨接一個10μF的鉭電容和0.01μF的片狀電容，去耦電容近接D/A轉換器件的引腳，以對電源去耦。

　　● 使用分段式電源結構器件，將幾個最高權位的電流源改為等值電流源，由1位驅動一個最高權電流源(最大電流)改為驅動多個等值電流源，以抑制開關時間不統(tǒng)一造成的短時脈沖波形干擾。

　　● 在DAC輸入線和驅動器輸出線之間串接一個50Ω的電阻,減少數(shù)字輸入上的超調(diào)和瞬態(tài)干擾。

　　● 在輸出與地之間跨接一個5pF的電容，抑制數(shù)字量輸入的瞬時變化和開關不同步引起的尖鋒脈沖干擾。

　　3 人機通道的抗干擾設計

　　人機通道的抗干擾設計主要包括按鍵電路的抗干擾設計和LED顯示接口的抗干擾設計。

　　系統(tǒng)的按鍵抗干擾就是在按鍵確認周期中使用連續(xù)多次的采樣來判定按鍵動作。按鍵確認周期應該大于按鍵變換周期并遠小于一次按鍵的穩(wěn)定周期。

　　系統(tǒng)的LED顯示部分采用5位七段LED譯碼/驅動芯片MC14489。由于LED的接口在應用時，很容易受到其他電子設備的干擾，使顯示內(nèi)容易發(fā)生改變，我們還需對其進行抗干擾設計。

　　源部分加入雙電容濾波，然后結合軟件設計，在控制腳的兩個步驟程序之間加入一段延時，使正常信號的頻譜向低頻部分集中，以較好地通過濾波電容控制腳所要求的最小電平寬度。

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